Institut Systèmes industriels bom / 29 octobre 2010 Technopôle1 Limites physiques dans la...

Institut Systèmes industriels

bom / 29 octobre 2010 Technopôle 1

Limites physiques dans la Limites physiques dans la valorisationvalorisation des des rejets rejets

thermiquesthermiques

Michel [email protected]


1.1. Production de travail (d’énergie électrique)Production de travail (d’énergie électrique)

2.2. Revalorisation par le biais d’une pompe à Revalorisation par le biais d’une pompe à chaleurchaleur

3.3. Production de froidProduction de froid

4.4. Utilisation directeUtilisation directe



Energie thermique

• « L’énergie thermique énergie thermique d’un corps à une température donnée température donnée (ou aussi l’énergie énergie interneinterne) est la somme des énergies cinétiques de ses constituants (atomes et molécules) »

• Cette énergie est en général « très importantetrès importante », mais ne peut être sollicitée que selon des règles règles bien précisesbien précises

• Exemple : Eau de l’océan



Conversion d’énergie thermique en travail(mouvement de rotation)



Conversion d’énergie thermique en travail (Carnot - 1834)

• Il faut du CHAUDCHAUD et du FROIDFROID pour produire du travail

• Rendement maximal :

• Les effets d’échangeur


chaud

froidimalmax T

T1

QW

chaud

froidQ

chaud

froid.endorév T

T1


Quelques exemples


T_chaud (oC)

T_froid (oC) Rendement

Turbine à gaz 1200 30 0.55

Turbine à vapeur

700 30 0.44

C. nucléaire 500 30 0.37

Géothermie prof.

200 30 0.20

Rejets industriels

100 30 0.10

« Eau tiède » 50 30 0.03


Conclusion 1

La production d’électricitéélectricité à partir de chaleur (entre autres rejets de chaleur) NE se justifie QUE si la température disponible est élevée - TTchaudchaud > 200 > 200 00CC



Valorisation de rejets thermiques par le biais d’une pompe à chaleur

• Le principe d’une pompe à chaleur

• COP maximal :


tièdechaud

chaudimalmax TT

TCOP

QW

chaud

tièdeQ


Quelquesexemples

T_chaud (oC) T_tiède (oC) COP_endorév.

80

0 2.3

80 10 2.7

80 20 3.1

80 30 3.7

80 50 6.0

60 -10 2.5

60 0 2.9

60 10 3.5

60 20 4.3

60 30 5.7

35 -10 3.6

35 0 4.5

35 10 6.3

35 20 10.4bom / 29 octobre 2010 Technopôle 11


Conclusion 2

L’utilisation de rejets de chaleur à température « tiède » peut augmenter très sensiblement le augmenter très sensiblement le COP COP d’une pompe à chaleur



Rejets thermiques pour production de froid

• Le principe


froidtiède

tièdechaud

chaud

froidimalmax TT

TT

T

TCOP

QW

chaud

tièdeQ

Wtiède

Q

Q’

froid


Quelques exemples

T_chaud (oC) T_froid (oC) COP_endorév.

200

20 2.9

200 5 1.1

200 0 0.9

100 20 1.5

100 5 0.6

100 0 0.5

50 20 0.5

50 5 0.2

50 0 0.1



Conclusion 3

L’utilisation de rejets de chaleur à des températures moyennes (80 – 10 températures moyennes (80 – 10 00C) C) supérieures est très favorable à produire du froid pour conditionnement des locaux



Conclusion générale

1.1. Haute température (> 200 Haute température (> 200 00C) C) : production de travail travail (électricité)(électricité)

2.2. Température voisine de 100 Température voisine de 100 00C C : production de froidfroid (p.e. climatisation des locaux)

3.3. Température supérieure 80 Température supérieure 80 00C C : alimentation de réseau de chauffage chauffage à distanceà distance

4.4. Température voisine de 50 Température voisine de 50 00C C : utilisation domestique (chauffage chauffage des locauxdes locaux)

5.5. Température inférieure à 30 Température inférieure à 30 00C C : préchauffage de l’ECS préchauffage de l’ECS ou valorisation par le valorisation par le

biais de PACbiais de PAC



bom / 29 octobre 2010 18Technopôle

Tages Anzeiger 28 oct. 2010

170 0C 8 atm

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